Главная Промышленная автоматика.

20 ГГц были получены от современных приборов с П-образным затвором [12].

Результаты, представленные в табл. 9.1, в ближайшем будут значительно улучшены благодаря дальнейшему прогрессу в уменьшении истоковой индуктивности, увеличении напряжения стока, в улучшении согласования приборов, имеющих широкие затворы.



ГЛАВА 10

ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ мощных GaAs ПТШ. ПЮЦЕССЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ

У. к. Нейгауз, С. X. Уэмпл, X. М. Кок, Л. А. ДАзаро, Д. В. Ди Лоренцо, X. Фукуи, Дж. К. М. Хван, Дж. К. Эрвин,

В. О. Шлоссер

10.1. ВВЕДЕНИЕ

В последние юдал наблюдается крутой подъем в развитии мощных GaAs ПТШ в диапазоне частот 2 - 20 ГГц [1 - 9]. В этой главе приведем некоторые аспекты технологии, развитой в фирме Bell Laboratories (BTL). Важнейшие составляющие приведенного обзора следующие: технология материалов, процессы изготовления, принципы конструирования с учетом параметров канала и металлизационных слоев, достижение требуемых характеристик. Выбрать наиболее оптимальный путь, учитывая большое число меняющихся параметров, довольно сложно, поэтому неудивительно, что разные лаборатории разрабатывали различные конструкции приборов и канала в поисках путей улучшения СВЧ характеристик.

10.2. ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ

Мощ1П.1е транзисторы фирмы BTL изготавливаются в настоящее время с использованием многослойного эпитаксиального материала, который содержит четыре разных слоя, последовательно выращиваемых в одном процессе методом эпитаксии из паровой фазы в системе AsCis-Ga-Ha. Эти слои выращиваются на нолуизолирующих подложках GaAs, легированных хромом, слитки выращиваются методом Бриджмена или Чохральского. Первым выращивается полуизолирующий буферный слой толщиной в несколько микрометров. Эта процедура осуществляется с использованием двухступенчатой технологии на основе CrOjCia-AsCb с легированием хромом [10]. Далее выра1цивается тонкий (менее 1 мкм) нелегированный буферный слой, с"ужащий для уменьшения примесей хрома в активном слое п-типа, а третьим - легированный серой активный и-слой (обычно уровень легирования от

Фирма Western Electric, Рединг, шг. Пенсильвания, США. Фирма Bell Laboratories, Марри-Хидп, нп. Нью-Джерси, США. 144



3 до 7 • lO* см~, толщина от 0,6 ао 0,9 мкм). Далее выращивается тонкий (примерно 0,25 мкм) /1+-контак1ный слой (и 10* см~).

Первоначально в GaAs mill и-слои выращивались непосредственно на легированных хромом подложках. Переход к структуре нелегированный буфер - активный слой, осуществленный позднее, позволил изб.]виться от гистерезиса и световой чувствительности В4Х, а также улучшить воспроизводимость характеристик приборов [[]. Такая структура выращивалась в установке с двумя источниками по системе AsCl3-Ga-H2 меюдом эпитаксии из паровой фазы [11]. Как было установлено, свойства нелет ированного буферного слоя в значительной степени завися! от обратной диффузии акцепторов из подложки, т.е. от качества исходного материала [11]. Для исключения этого эффекта была разработана технология выращивания полуизолирующего буферного слоя, легированного хромом [10]. Детальное обсуждение применения п- и и+-слоев в приборе содержится в последуюишх пазделах.

10.3. ПОСЛРДОВАГЬЛЫЮСТЬ ПРОЦЕССОВ ПЛОТОВЛГННЯ КРИСТАЛЛА

При изготовлении кристалла mill используются шесть тлавных процес-.,0В, основанных на примененип позитивного фоторезиста и оптической контактной литографии для фор.мирования маскирующих слоев. Последовательность процессов изготовления кристалла ПТШ следующая.

Изоляция мезаструктуры, Мезаструктура формттруется ионным травлением и- иn+CnocB. Маской при травлении является фоторезист.

Формирование омических конгак.рр. Окна для омических контактов истока и стока, отстоящие друт от друга на расстоянии 8 мкм, формируются в фоторезисте. Контакт изготавливается напылением эвтектического сплава AuGe толщиной 40 нм, затем 1.лоя серебра толщиной 100 нм и слоя золота 125 нм. Гравировкаристака металлизации ироизвохщгся обычным "взрывным" способом, после чет о .мета.1лы вллавляюгсч в бескислородной среде (Не либо Нг ) для формирования омических контактов.

Стоковый выступ п-типа. Примсаяя ф<"торезист как маску лри травле-{ии, удаляют и-слой между истоком к стоком ,гд.пя формирования структуры углубленного канала, причем расстояние от стока до края «-слоя состав-!яет 2 мкм. Пластина GaAs тто/ьзергается травлетгию, и ток 4 .уменьшается п 300 400 мА/мм [12]. С целью увелр!чония пробивных напряжений ток „ач снижают до уровня нижч 360 м.Л/мм [12].

Затвор. Алюминиевый затт ор толщтшой 1 мкм и длиной 1 - 2,5 мкм ."аждается "взрывным" счособом Ч.,ре фоторезист Затвор углублен в свою {•бственную канавку, химически выфавливаему1с в GaAs для того, чтобы iK /сиач уменьшился ДО ,а(1анее выбранной ве;;иШиь! (обычно 250мА/мм) сред наттылетшем А! мегод,ом электронтю-лучевого испарения.

Толщина верхнего слоя золота. После осаждения а.люминиевсго затвора .•л исток, сток и контактаые площадки затвора (Гапыляются слои li-Pt-Au "i.i; 0,2; 1,0 мкм). Такой толстый слой металла достаточно сложно сфор-гровать методом простой "взрывной" Фотолитографии. Поэтому исполь--егся следующая комбинащтя "взры.жй" литографии и ионного равле-

J4.S





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [48] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0037